CN118020011A - 光扫描装置 - Google Patents
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Abstract
光扫描装置具备：微镜器件，具备具有反射入射光的反射面的反射镜部、使反射镜部围绕与反射镜部静止时的反射面平行的第1轴摆动的第1致动器及使反射镜部围绕与反射面平行且与第1轴正交的第2轴摆动的第2致动器；光源，射出光束；光偏转器，使从光源射出的光束偏转；光学系统，将通过光偏转器偏转的光束引导至反射镜部的与反射面相反的一侧的面即背面；及位置检测器，检测由背面偏转的光束的位置。
Description
技术领域
本发明的技术涉及一种光扫描装置。
背景技术
作为使用硅(Si)的细微加工技术制作的微机电系统(Micro Electro MechanicalSystems：MEMS)器件之一已知有微镜器件(也被称为微型扫描仪。)。微镜器件由设置于光扫描装置的驱动控制部驱动。驱动控制部通过驱动微镜器件的反射镜部，使由反射镜部反射的光束对对象物进行二维扫描。
由微镜器件进行的光扫描方式与以往的由多角反射镜进行的光扫描方式相比，在小型、轻量且低耗电量等点上优异。因此，微镜器件对LiDAR(Light Detection andRanging：激光雷达)装置或扫描光束显示器等的适用受到关注。
在这种光扫描装置中，通过变更反射镜部的角度而使光束偏转，因此为了掌握对象物中的光束的扫描位置，需要检测反射镜部的角度。已知有在反射镜部的附近设置应变传感器并根据应变传感器的输出值计算反射镜部的角度的方法。但是，应变传感器检测材料的物理性质变化，因此检测灵敏度具有温度依赖性，并且因材料的劣化而发生变化。因此，由应变传感器进行的反射镜部的角度检测的精度低。
在日本特开2012-198511号公报中公开有通过使用光束来估计反射镜部的旋转角的方法。具体而言，在日本特开2012-198511号公报中提出有对反射镜部的背面照射光束并且由位置检测器检测其反射光，由此估计反射镜部的旋转角的方法。
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在日本特开2012-198511号公报中所记载的装置中，为了使从光源发射的光束从下方入射于反射镜部的背面且为了将由反射镜部的背面反射的光束引导至位置检测器而使用光束分离器。如此，在日本特开2012-198511号公报中所记载的装置中，从光源发射的光束在入射于位置检测器为止的期间通过光束分离器被两次减光，因此光效率差。并且，若使用光束分离器，则产生杂散光等光噪声，因此需要充分采取噪声对策。
为了解决上述课题，可考虑不使用光束分离器而使光束从斜向入射于反射镜部的背面。然而，若使光束从斜向入射于反射镜部的背面，则在基于由反射镜部的背面反射的光束的像中出现变形，因此位置检测器中的数据处理变难。
本发明的技术的目的在于提供一种能够提高反射镜部的角度检测的效率及精度的光扫描装置。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的光扫描装置具备：微镜器件，具有具备反射入射光的反射面的反射镜部、使反射镜部围绕与反射镜部静止时的反射面平行的第1轴摆动的第1致动器及使反射镜部围绕与反射面平行且与第1轴正交的第2轴摆动的第2致动器；光源，射出光束；光偏转器，使从光源射出的光束偏转；光学系统，将通过光偏转器偏转的光束引导至反射镜部的与反射面相反的一侧的面即背面；及位置检测器，检测由背面偏转的光束的位置。
优选具备处理器，该处理器通过对第1致动器及第2致动器分别施加具有相同的驱动频率的第1驱动信号及第2驱动信号而使反射镜部进行进动或螺旋运动。
优选光偏转器具有通过在基材的表面上蒸镀金属薄膜或电介质多层膜而形成的表面镜，通过由表面镜反射从光源射出的光束而使其偏转。
优选基材为圆柱，表面镜形成于通过相对于圆柱的旋转对称轴斜向切断基材而形成的切断面。
优选第1致动器及第2致动器分别为具备压电元件的压电致动器。
优选由背面偏转的光束入射于光学系统，光学系统将所入射的光束引导至位置检测器的受光面。
优选光学系统使所入射的光束始终入射于受光面。
优选背面上的光束的光束直径大于受光面上的光束的光束直径。
优选在背面形成有椭圆形状的结构物，光束入射于结构物的内侧区域，背面上的光束的光束直径小于结构物的短轴方向上的内径。
优选位置检测器为检测光束的光量重心位置的传感器。
发明效果
根据本发明的技术，能够提供一种能够提高反射镜部的角度检测的效率及精度的光扫描装置。
附图说明
图1是光扫描装置的示意图。
图2是表示驱动控制部的硬件结构的一例的框图。
图3是微镜器件的外观立体图。
图4是从光入射侧观察了微镜器件的俯视图。
图5是沿图4的A-A线切断的剖视图。
图6是沿图4的B-B线切断的剖视图。
图7是表示在逆相位的共振模式下驱动了第1致动器的例子的图。
图8是表示在逆相位的共振模式下驱动了第2致动器的例子的图。
图9是表示施加于第1致动器及第2致动器的驱动信号的一例的图。
图10是对最大偏转角的随时间变化进行说明的图。
图11是对反射镜部的进动进行说明的图。
图12是表示角度检测部的结构的一例的图。
图13是位置检测器及光偏转器的概略立体图。
图14是表示入射于位置检测器的受光面的光束的轨迹的一例的图。
图15是变形例所涉及的光扫描装置的示意图。
图16是表示入射于位置检测器的受光面的光束的轨迹的变形例的图。
图17是表示微镜器件的背面侧的结构的一例的图。
图18是表示结构物的大小与光束的光束直径之间的关系的图。
图19是表示第1变形例所涉及的光偏转器的图。
图20是表示第1变形例所涉及的光偏转器的图。
具体实施方式
按照附图对本发明的技术所涉及的实施方式的一例进行说明。
图1概略地表示一实施方式所涉及的光扫描装置10。光扫描装置10具有微镜器件(以下，称为MMD(Micro Mirror Device)。)2、光源3、驱动控制部4及角度检测部5。光扫描装置10按照驱动控制部4的控制，通过MMD2反射从光源3照射出的光束La，由此对被扫描面6进行光扫描。被扫描面6例如为屏幕。
MMD2为能够使反射镜部20(参考图3)围绕第1轴a1及与第1轴a1正交的第2轴a2摆动的压电型双轴驱动方式的微镜器件。以下，将与第1轴a1平行的方向称为X方向，将与第2轴a2平行的方向称为Y方向，将与第1轴a1及第2轴a2正交的方向称为Z方向。
光源3为作为光束La例如发射激光束的激光装置。光源3优选在MMD2的反射镜部20静止的状态下对反射镜部20所具备的反射面20A(参考图3)垂直照射光束La。
驱动控制部4根据光扫描信息对光源3及MMD2输出驱动信号。光源3根据所输入的驱动信号产生光束La并照射到MMD2。MMD2根据所输入的驱动信号使反射镜部20围绕第1轴a1及第2轴a2摆动。
详细内容将在后面叙述，但在本实施方式中，驱动控制部4使反射镜部20进行进动。反射镜部20进行进动，由此由反射镜部20反射的光束La在被扫描面6上以描绘圆的方式进行扫描。该圆状的光束La例如在LiDAR装置中利用。
详细内容将在后面叙述，但角度检测部5通过对反射镜部20的背面侧(即，与光束La照射的面相反的一侧)照射角度检测用光束Lb，检测反射镜部20的角度。角度检测部5的检测动作由驱动控制部4控制。例如，驱动控制部4根据从角度检测部5输出的角度检测信号，以维持反射镜部20的进动的方式进行反馈控制。
图2表示驱动控制部4的硬件结构的一例。驱动控制部4具有CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)40、ROM(Read Only Memory：只读存储器)41、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)42、光源驱动器43及MMD驱动器44。CPU40为从ROM41等存储装置将程序及数据读出到RAM42来执行处理，由此实现驱动控制部4整体的功能的运算装置。CPU40为本发明的技术所涉及的处理器的一例。
ROM41为非易失性存储装置，并且存储有用于CPU40执行处理的程序及前述的光扫描信息等数据。RAM42为暂时性地保持程序及数据的非易失性存储装置。
光源驱动器43为按照CPU40的控制，对光源3输出驱动信号的电路。在光源驱动器43中，驱动信号为用于控制光源3的照射定时及照射强度的驱动电压。
MMD驱动器44为按照CPU40的控制，对MMD2输出驱动信号的电路。在MMD驱动器44中，驱动信号为用于控制使MMD驱动器44的反射镜部20摆动的定时、周期及偏转角的驱动电压。
CPU40根据光扫描信息控制光源驱动器43及MMD驱动器44。光扫描信息是表示如何使光束La对被扫描面6进行扫描的信息。在本实施方式中，是表示使光束La以描绘圆的方式对被扫描面6进行扫描的信息。另外，例如，当将光扫描装置10组装于LiDAR装置时，光扫描信息中包含照射距离测定用光束La的定时及照射范围等。
并且，CPU40控制角度检测部5的检测动作，并根据从角度检测部5输出的角度检测信号，以维持反射镜部20的进动的方式控制MMD驱动器44。
接着，利用图3～图6对MMD2的一例进行说明。图3是MMD2的外观立体图。图4是从光入射侧观察了MMD2的俯视图。图5是沿图4的A-A线切断的剖视图。图6是沿图4的B-B线切断的剖视图。
如图3及图4所示，MMD2具有反射镜部20、第1致动器21、第2致动器22、支承框23、第1支承部24、第2支承部25及固定部26。MMD2为所谓的MEMS器件。
反射镜部20具有反射入射光的反射面20A。反射面20A由设置于反射镜部20的一面的例如金(Au)或铝(Al)等金属薄膜形成。反射面20A例如为圆形。
第1致动器21配置成包围反射镜部20。支承框23配置成包围反射镜部20及第1致动器21。第2致动器22配置成包围反射镜部20、第1致动器21及支承框23。另外，支承框23不是本发明的技术中必须的构成要件。
第1支承部24在第1轴a1上连接反射镜部20与第1致动器21，且将反射镜部20支承为能够围绕第1轴a1摆动。第1轴a1与反射镜部20静止时的反射面20A平行。例如，第1支承部24为沿第1轴a1延伸的扭杆。并且，第1支承部24在第1轴a1上与支承框23连接。
第2支承部25在第2轴a2上连接第1致动器21与第2致动器22，且将反射镜部20及第1致动器21支承为能够围绕第2轴a2摆动。第2轴a2与反射镜部20静止时的反射面20A平行且与第1轴a1正交。并且，第2支承部25在第2轴a2上与支承框23及固定部26连接。
固定部26通过第2支承部25与第2致动器22连接。固定部26的外形为矩形状，且包围第2致动器22。固定部26在X方向及Y方向上的长度例如分别为1mm～10mm左右。固定部26在Z方向上的厚度例如为5μm～0.2mm左右。
第1致动器21及第2致动器22分别为具备压电元件的压电致动器。第1致动器21使围绕第1轴a1的转矩作用于反射镜部20。第2致动器22使围绕第2轴a2的转矩作用于反射镜部20及第1致动器21。由此，反射镜部20围绕第1轴a1及第2轴a2摆动。
第1致动器21为在XY面内包围反射镜部20的环状的薄板部件。第1致动器21由一对第1可动部21A及第2可动部21B构成。第1可动部21A及第2可动部21B分别为半环状。第1可动部21A及第2可动部21B为关于第1轴a1线对称的形状，并且在第1轴a1上连接。
支承框23为在XY面内包围反射镜部20及第1致动器21的环状的薄板部件。
第2致动器22为在XY面内包围反射镜部20、第1致动器21及支承框23的环状的薄板部件。第2致动器22由一对第1可动部22A及第2可动部22B构成。第1可动部22A及第2可动部22B分别为半环状。第1可动部22A及第2可动部22B为关于第2轴a2线对称的形状，并且在第2轴a2上连接。
在第1致动器21中，在第1可动部21A及第2可动部21B分别设置有压电元件27A及压电元件27B。并且，在第2致动器22中，在第1可动部22A及第2可动部22B分别设置有压电元件28A及压电元件28B。
另外，在图3及图4中，关于用于对压电元件27A、27B、28A、28B施加驱动信号的配线及电极焊盘省略了图示。电极焊盘在固定部26上设置有多个。
如图5及图6所示，MMD2例如通过对SOI(Silicon On Insulator：硅晶绝缘体)基板30进行蚀刻处理而形成。SOI基板30为在由单晶硅构成的第1硅活性层31上设置有氧化硅层32且在氧化硅层32上设置有由单晶硅构成的第2硅活性层33的基板。
反射镜部20、第1致动器21、第2致动器22、支承框23、第1支承部24及第2支承部25由从SOI基板30通过蚀刻处理去除第1硅活性层31及氧化硅层32而残留的第2硅活性层33形成。第2硅活性层33作为具有弹性的弹性部而发挥作用。固定部26由第1硅活性层31、氧化硅层32及第2硅活性层33这三层形成。
压电元件27A、27B、28A、28B具有在第2硅活性层33上依次层叠有下部电极51、压电膜52及上部电极53的层叠结构。另外，在上部电极53上设置绝缘膜，但省略了图示。
上部电极53及下部电极51例如由金(Au)或铂(Pt)等形成。压电膜52例如由压电材料即PZT(锆钛酸铅)形成。上部电极53及下部电极51经由配线及电极焊盘与前述的驱动控制部4电连接。
从驱动控制部4对上部电极53施加驱动电压。下部电极51经由配线及电极焊盘与驱动控制部4连接，并且对其施加有基准电位(例如，接地电位)。
压电膜52若沿极化方向被施加正或负的电压，则产生与施加电压成比例的变形(例如，伸缩)。即，压电膜52发挥所谓的逆压电效应。压电膜52通过从驱动控制部4对上部电极53施加驱动电压而发挥逆压电效应，以使第1致动器21及第2致动器22位移。
图7示出了通过使第1可动部21A及第2可动部21B中的一个压电膜52伸长而使另一个压电膜52收缩来驱动了第1致动器21的情况。如此，第1可动部21A与第2可动部21B彼此向反向位移，由此反射镜部20围绕第1轴a1转动。
并且，图7是在第1可动部21A及第2可动部21B的位移方向与反射镜部20的转动方向彼此反向的逆相位的共振模式下驱动了第1致动器21的例子。在图7中，第1可动部21A向-Z方向位移，且第2可动部21B向+Z方向位移，由此反射镜部20向+Y方向转动。另外，可以在第1可动部21A及第2可动部21B的位移方向与反射镜部20的转动方向为相同的方向的同相位的共振模式下驱动第1致动器21。
将反射镜部20的反射面20A的法线N在YZ平面上倾斜的角度称为第1偏转角θ1。当反射面20A的法线N向+Y方向倾斜时，第1偏转角θ1取正直，当向-Y方向倾斜时，第1偏转角θ1取负直。
第1偏转角θ1由驱动控制部4施加于第1致动器21的驱动信号(以下，称为第1驱动信号。)控制。第1驱动信号例如为正弦波的交流电压。第1驱动信号包含施加于第1可动部21A的驱动电压波形V1A(t)及施加于第2可动部21B的驱动电压波形V1B(t)。驱动电压波形V1A(t)及驱动电压波形V1B(t)彼此为逆相位(即相位差180°)。
图8示出了在第1可动部22A及第2可动部22B的位移方向与反射镜部20的转动方向彼此反向的逆相位的共振模式下驱动了第2致动器22的例子。在图8中，第1可动部22A向-Z方向位移，且第2可动部22B向+Z方向位移，由此反射镜部20向+X方向转动。另外，可以在第1可动部22A及第2可动部22B的位移方向与反射镜部20的转动方向为相同的方向的同相位的共振模式下驱动第2致动器22。
将反射镜部20的反射面20A的法线N在XZ平面上倾斜的角度称为第2偏转角θ2。当反射面20A的法线N向+X方向倾斜时，第2偏转角θ2取正直，当向-X方向倾斜时，第2偏转角θ2取负直。
第2偏转角θ2由驱动控制部4施加于第2致动器22的驱动信号(以下，称为第2驱动信号。)控制。第2驱动信号例如为正弦波的交流电压。第2驱动信号包含施加于第1可动部22A的驱动电压波形V2A(t)及施加于第2可动部22B的驱动电压波形V2B(t)。驱动电压波形V2A(t)及驱动电压波形V2B(t)彼此为逆相位(即相位差180°)。
图9表示施加于第1致动器21及第2致动器22的驱动信号的一例。图9的(A)表示第1驱动信号中所包含的驱动电压波形V1A(t)及V1B(t)。图9的(B)表示第2驱动信号中所包含的驱动电压波形V2A(t)及V2B(t)。
驱动电压波形V1A(t)及V1B(t)分别如下表示。
V1A(t)＝Voff1+V1sin(2πfdt)
V1B(t)＝Voff1+V1sin(2πfdt+α)
在此，V1为振幅电压。Voff1为偏压。fd为驱动频率。t为时间。α为驱动电压波形V1A(t)及V1B(t)的相位差。在本实施方式中，例如设为α＝180°。
驱动电压波形V1A(t)及V1B(t)分别施加于第1可动部21A及第2可动部21B，由此反射镜部20围绕第1轴a1摆动(参考图7)。
驱动电压波形V2A(t)及V2B(t)分别如下表示。
V2A(t)＝Voff2+V2sin(2πfdt+φ)
V2B(t)＝Voff2+V2sin(2πfdt+β+φ)
在此，V2为振幅电压。Voff2为偏压。fd为驱动频率。t为时间。β为驱动电压波形V2A(t)及V2B(t)的相位差。在本实施方式中，例如设为β＝180°。并且，φ为驱动电压波形V1A(t)及V1B(t)与驱动电压波形V2A(t)及V2B(t)的相位差。在本实施方式中，为了使反射镜部20进行进动而设为φ＝90°。
偏压Voff1及Voff2为确定反射镜部20静止的状态的直流电压。在反射镜部20静止的状态下，包含反射面20A的平面可以不与固定部26的上表面平行，也可以相对于固定部26的上表面倾斜。
驱动电压波形V2A(t)及V2B(t)分别施加于第1可动部22A及第2可动部22B，由此反射镜部20围绕第2轴a2摆动(参考图8)。
如上所述，第1驱动信号及第2驱动信号具有相同的驱动频率fd，且相位差为90°。为了使反射镜部20进行进动，如图10所示，需要适当地设定振幅电压V1及V2，以使第1偏转角θ1的最大偏转角θm1与第2偏转角θ2的最大偏转角θm2一致。
这是因为，振幅电压V1与第1偏转角θ1之间的关系和振幅电压V2与第2偏转角θ2之间的关系不相同。另外，本说明书的说明中，“一致”的含义中除了完全一致的含义以外，还包括包含在设计上及制造上所允许的误差的大致一致的含义。
并且，为了使反射镜部20以高精度进行进动，需要适当地设定驱动频率fd。图11表示反射镜部20的进动。进动是指，反射镜部20的反射面20A的法线N以与Z方向平行的旋转轴C为中心以描绘圆的方式进行振动的运动。如此，通过从光源3对进行进动的反射镜部20照射光束La，能够使光束La在被扫描面6上以描绘圆的方式进行扫描。
图12表示角度检测部5的结构的一例。如图12所示，角度检测部5具备光源60、光偏转器61、位置检测器62、第1光学系统63及第2光学系统64。光源60射出角度检测用光束Lb。例如，光源60为作为光束Lb发射波长约为980nm的激光束的激光二极管。
光偏转器61具有通过相对于圆柱的旋转对称轴斜向切断圆柱的基材而形成的切断面，在该切断面形成有反射面61A。具体而言，光偏转器61具有通过以相对于圆柱的旋转对称轴呈45°的角度的平面来切断圆柱的基材而形成的切断面。例如，反射面61A为通过在切断面上蒸镀金(Au)、铝(Al)、银(Au)等金属薄膜而形成的表面镜。并且，反射面61A可以是通过在切断面上蒸镀电介质多层膜而形成的表面镜。
光偏转器61配置成从光源60射出的光束Lb以约45°的入射角来入射。光偏转器61为使光束Lb偏转的光学偏转器。
在光源60与光偏转器61之间的光束Lb的光路上设置有第1光学系统63。第1光学系统63对从光源60射出的光束Lb进行聚光并将其引导至光偏转器61的反射面61A。第1光学系统63例如为双凸透镜，且配置成其光轴A1通过光束Lb的光路的中心。在本实施方式中，光轴A1与X方向平行。入射于反射面61A的光束Lb的角度偏转90°而向Z方向行进。即，光偏转器61使光束Lb偏转90°。
另外，在本实施方式中，通过从光源60射出的所有光束Lb由第1光学系统63聚光而引导至光偏转器61的反射面61A，但从光源60射出的光束Lb中的至少一部分引导至反射面61A即可。并且，第1光学系统63并不是在本发明的技术中必须的结构。
MMD2配置成通过光偏转器61偏转的光束Lb入射于反射镜部20的背面20B。背面20B为反射镜部20的与形成有反射面20A的面相反的一侧的面。另外，反射镜部20的背面20B为反射光束Lb的面(即，不是光吸收面)。
在光偏转器61与MMD2之间的光束Lb的光路上设置有第2光学系统64。第2光学系统64对通过光偏转器61偏转的光束Lb进行聚光并将其引导至反射镜部20的背面20B。第2光学系统64例如为双凸透镜，且配置成其光轴A2通过由反射面61A反射的光束Lb的光路的中心。在本实施方式中，光轴A2与Z方向平行。第2光学系统64为本发明的技术所涉及的“光学系统”的一例。
另外，在本实施方式中，通过光偏转器61偏转的所有光束Lb由第2光学系统64聚光而引导至反射镜部20的背面20B，但通过光偏转器61偏转的光束Lb中的至少一部分引导至背面20B即可。
入射于反射镜部20的背面20B的光束Lb以与反射镜部20的偏转角(第1偏转角θ1及第2偏转角θ2)相对应的反射角来反射。即，反射镜部20的背面20B使所入射的光束Lb偏转。由反射镜部20的背面20B偏转的光束Lb入射于第2光学系统64，并且通过第2光学系统64引导至位置检测器62的受光面62C。第2光学系统64构成为由反射镜部20的背面20B偏转的光束Lb始终入射于位置检测器62的受光面62C。
当反射镜部20进行进动时，由反射镜部20的背面20B偏转的光束Lb入射于第2光学系统64的周缘部。第2光学系统64对所入射的光束Lb进行聚光并使其入射于位置检测器62。如此，第2光学系统64具有聚光作用，因此反射镜部20的背面20B上的光束Lb的光束直径D1大于位置检测器62的受光面62C上的光束Lb的光束直径D2。即，满足D1＞D2的关系。
位置检测器62由二维PSD(Position Sensitive Detector：位置灵敏探测器)元件62A及配置于二维PSD元件62A的受光面62C上的保护玻璃62B构成。位置检测器62配置成第2光学系统64的光轴A2与受光面62C正交。并且，在位置检测器62中央的保护玻璃62B上配置有上述光偏转器61。即，光偏转器61的底面与保护玻璃62B的表面接合。
二维PSD元件62A检测入射于受光面62C的光束Lb的位置。具体而言，二维PSD元件62A为能够检测入射于受光面62C的光束Lb的光点的光量重心位置的传感器，检测光量重心位置的二维坐标。光束Lb的光量重心位置的二维坐标与反射镜部20的偏转角(第1偏转角θ1及第2偏转角θ2)对应。位置检测器62将检测到的二维坐标作为上述角度检测信号输出至驱动控制部4。
图13是位置检测器62及光偏转器61的概略立体图。如图13所示，构成位置检测器62的二维PSD元件62A及保护玻璃62B分别为平板状，外形为矩形状。
图14表示入射于位置检测器62的受光面62C的光束Lb的轨迹的一例。在图14中，S表示光束Lb的光点。G表示光点S的光量重心位置。TR表示光量重心位置的轨迹。D表示受光面62C中所映现的光偏转器61的影子。
当反射镜部20进行进动时，轨迹TR大致呈圆形。光偏转器61配置于位置检测器62的中央，因此轨迹TR环绕光偏转器61的影子D的周围，不会与影子D交叉。因此，通过位置检测器62以高精度检测入射于受光面62C的光束Lb的二维坐标。
如上所述，根据本发明的技术，通过使用光偏转器61，不使用光束分离器而能够使光束Lb入射于反射镜部20的背面20B，且无需通过光偏转器61遮挡而能够检测由背面20B偏转的光束Lb。由此，与以往相比，提高反射镜部20的角度检测的效率及精度。
[变形例]
以下，对上述实施方式的变形例进行说明。在上述实施方式中，驱动控制部4使反射镜部20进行反射面20A的法线N以旋转轴C为中心以描绘圆的方式振动的运动即进动(参考图11)。在本变形例中，反射面20A的法线N以旋转轴C为中心以描绘螺旋形状的方式使反射镜部20进行运动。以下，将该运动称为螺旋运动。
为了使反射镜部20进行螺旋运动，在图9所示的第1驱动信号及第2驱动信号中，随时间t的经过以规定的比例使振幅电压V1及V2减少及增加即可。
如图15所示，在本变形例中，反射镜部20进行螺旋运动，由此由反射镜部20反射的光束La在被扫描面6上以描绘螺旋形状的方式进行扫描。
图16表示在本变形例中入射于位置检测器62的受光面62C的光束Lb的轨迹。在本变形例中，光量重心位置的轨迹TR呈螺旋形状。轨迹TR环绕光偏转器61的影子D的周围，不会与影子D交叉。因此，通过位置检测器62以高精度检测入射于受光面62C的光束Lb的二维坐标。如此，即使在使反射镜部20进行螺旋运动的情况下，与以往相比，提高反射镜部20的角度检测的效率及精度。
图17表示MMD2的背面侧的结构的一例。如图17所示，可以在反射镜部20的背面20B设置椭圆形状的结构物70。结构物70为所谓的肋条，通过对上述第1硅活性层31进行蚀刻而形成。在图17中，结构物70配置成椭圆的中心与背面20B的中心一致。结构物70的短轴与X方向平行，长轴与Y方向平行。
反射镜部20的围绕第1轴a1的共振频率及围绕第2轴a2的共振频率根据结构物70的形状而发生变化。因此，结构物70在短轴方向及长轴方向上的长度以使反射镜部20的围绕第1轴a1的共振频率与围绕第2轴a2的共振频率一致的方式确定。
通过光偏转器61偏转的光束Lb经由第2光学系统64入射于反射镜部20的背面20B且结构物70的内侧区域。
图18表示反射镜部20的背面20B上的结构物70的大小与光束Lb的光束直径D1之间的关系。如图18所示，光束直径D1小于结构物70在短轴方向上的内径R。即，满足D1＜R的关系。
在图17及图18中，将结构物70设为椭圆形状，但结构物70并不限于椭圆形状，可以是长圆形状、长方形等形状。
另外，在上述实施方式中，位置检测器62中所包含的光源60与对反射镜部20的反射面20A照射光束La的光源3另行设置，但也可以将光源60与光源3进行通用化。例如，不设置光源60而将从光源3射出的光束La的一部分作为角度检测用光束Lb来入射于光偏转器61。
并且，在上述实施方式中，光偏转器61将通过相对于圆柱的旋转对称轴斜向切断圆柱的基材而形成的切断面作为反射面61A，因此反射面61A的形状为椭圆形状。反射面61A不限于椭圆形状，也可以是正方形、长方形等其他形状。作为一例，如图19所示，光偏转器61也可以具有通过沿斜方向切断立方体的基材而形成的长方形的反射面61A。
并且，光偏转器61也可以是棱镜、光束分离器等光学元件。作为一例，如图20所示，光偏转器61也可以是立方体型光束分离器。立方体型光束分离器通过将2个直角棱镜的斜面彼此接合而构成。在接合面上蒸镀有光学薄膜。接合面构成反射面61A。
在上述实施方式中示出的MMD2的结构能够适当变更。例如，在上述实施方式中，将第1致动器21及第2致动器22设为环状，但也能够将第1致动器21及第2致动器22中的一个或两个设为弯曲结构。并且，作为第1支承部24及第2支承部25，能够使用除扭杆以外的结构的支承部件。
并且，能够对驱动控制部4的硬件结构进行各种变形。驱动控制部4的处理部可以由一个处理器构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器的组合(例如，多个FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)的组合和/或CPU与FPGA的组合)构成。
本说明书中所记载的所有的文献、专利申请及技术标准，通过参考而援用于此的每个文献、专利申请及技术标准与具体且个别记载时相同程度地通过参考编入于本说明书中。
Claims (10)
1.一种光扫描装置，其具备：
微镜器件，其具备具有反射入射光的反射面的反射镜部、使所述反射镜部绕与所述反射镜部静止时的所述反射面平行的第1轴摆动的第1致动器、及使所述反射镜部绕与所述反射面平行且与所述第1轴正交的第2轴摆动的第2致动器；
光源，其射出光束；
光偏转器，其使从所述光源射出的所述光束偏转；
光学系统，其将通过所述光偏转器偏转的所述光束引导至所述反射镜部的与所述反射面相反的一侧的面即背面；及
位置检测器，其检测通过所述背面而偏转的所述光束的位置。
2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，
所述光扫描装置具备处理器，
所述处理器通过对所述第1致动器和所述第2致动器分别施加具有相同的驱动频率的第1驱动信号和第2驱动信号而使所述反射镜部进行进动或螺旋运动。
3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其中，
所述光偏转器具有通过在基材的表面上蒸镀金属薄膜或电介质多层膜而形成的表面镜，
利用所述表面镜反射从所述光源射出的所述光束而使该光束偏转。
4.根据权利要求3所述的光扫描装置，其中，
所述基材为圆柱，
所述表面镜形成于通过相对于圆柱的旋转对称轴而斜向切断所述基材而形成的切断面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述第1致动器和所述第2致动器分别为具备压电元件的压电致动器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光扫描装置，其中，
通过所述背面而偏转的所述光束入射到所述光学系统，
所述光学系统将入射的所述光束引导至所述位置检测器的受光面。
7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其中，
所述光学系统使入射的所述光束始终入射到所述受光面。
8.根据权利要求6或7所述的光扫描装置，其中，
光束在所述背面上的光束直径大于所述光束在所述受光面上的光束直径。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光扫描装置，其中，
在所述背面形成有椭圆形状的结构物，
所述光束入射到所述结构物的内侧区域，
所述光束在所述背面上的光束直径小于所述结构物的短轴方向上的内径。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述位置检测器为检测所述光束的光量重心位置的传感器。
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